Orientador: Melissa Gurgel Adeodato Vieira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T22:58:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stofela_SaraKarolineFigueiredo_M.pdf: 3437110 bytes, checksum: 75c3b9d81bd674bc6b2d46a4347ba152 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Resíduos contaminados com compostos orgânicos, sendo grande parte formados por hidrocarbonetos aromáticos, como o benzeno, tolueno e xileno, vem sendo gerados em grandes quantidades nas indústrias e em derramamentos de postos de estocagem de combustíveis. Sendo assim, surge espaço para novas pesquisas de tratamento desses efluentes, como a adsorção em argilas organofílicas. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar o potencial da argila organofílica Spectrogel na adsorção dos compostos BTX. Para este estudo foram realizados teste de hidratação e expansão em meio orgânico, estudo do efeito do pH, avaliação do potencial de remoção e estudo cinético, por meio de ensaios cinéticos de adsorção monocomposto, bicompostos e tricompostos, estudo de equilíbrio, atráves de ensaios de equilíbrio monocomposto, bicompostos e tricompostos, nas temperaturas de 15, 25 e 35 oC, estudo termodinâmico, caracterização do material adsorvente antes e após os ensaios de adsorção, estudo de regeneração do adsorvente, e análise estatística do processo de adsorção. A argila apresentou uma eficiência de remoção de 95%, 89% e 96% para o benzeno, tolueno e xileno, respectivamente e mostrou que o processo é rápido com no máximo 120 min para atingir o equilíbrio. No estudo cinético, tanto o modelo pseudoprimeira-ordem, quanto o pseudossegunda ordem apresentaram boas correlações. O modelo de difusão intrapartícula e modelo de Boyd indicaram que a adsorção é controlada tanto pela difusão intrapartícula, como pela difusão externa. O estudo de equilíbrio indicou que o xileno é o contaminante com maior afinidade pelo meios adsorvente. Entre os modelos de isotermas utilizados nos ajustes dos dados experimentais, o modelo de Dubinin-Radushkevitch foi o que apresentou melhor correlação para todas as isotermas monocomposto. Para as isotermas bicompostos, o modelo de Freundlich foi o que melhor se ajustou. Os parâmetros termodinâmicos mostraram que o processo de adsorção de BTX em argila Spectrogel é espontâneo e endotérmico. A caracterização do adsorvente após a adsorção dos BTX mostrou que o mesmo é pouco poroso e possui a superfície heterogênea, evidenciando a presença dos compostos BTX e algumas mudanças estruturais no material adsorvente. Por fim, os ensaios de regeneração indicaram a regeneração do adsorvente por meio do eluente etanol / Abstract: Contaminated waste with organic compounds, being largely composed of aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, has being generated in large quantities in industries and spills fuel storage stations. Thus, it arises space for further research about treatment of these effluents, such as adsorption on organoclay. Therefore, the aim of this study is to evaluate the adsorption of BTX compounds into organoclay Spectrogel. For this study tests of hydration and expansion in organic media and tests of the effect of pH were conducted. Equilibrium study was also performed by tests of mono-component, bi-component and multicomponent solutions at temperatures of 15, 25 and 35 oC. The adsorbent was characterized before and after the adsorption experiments. Finally, the regeneration of the adsorbent through eluents and a statistical study of the adsorption process were also performed. The evaluation of the potential removal provided a removal efficiency of 95%, 89% and 96% for benzene, toluene and xylene, respectively and showed that the process is fast taking a maximum of 120 min to reach equilibrium. In the kinetic study, both the pseudo first order model, as well as pseudo second order model showed a good correlation. The intraparticle diffusion model and Boyd model indicated that adsorption is controlled by both intraparticle diffusion and external diffusion. The equilibrium study indicated that xylene is the most competitive contaminant by active adsorption site. Among the isotherm models used, only the Dubinin-Radushkevitch showed a good correlation for all mono-component isotherms. For bi-component isotherms, the Freundlich model showed the best fit. The thermodynamic parameters indicated that the adsorption process of BTX into clay is spontaneous and endothermic. The characterization of the study showed that the this adsorbent is porous and presents a heterogeneous surface after adsorption and the presence of BTX compounds and structural changes were observed in the adsorbent material after process. The dessorption tests indicated a possible regeneration of the adsorbent using ethanol as eluent.z / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Este trabalho apresenta um estudo do efeito da adição de rocha de origem basáltica no empacotamento de partículas de misturas a base de argila com aplicação na indústria da cerâmica vermelha. As matérias-primas (MP´s) foram coletadas da região do Vale de Caí da Serra Gaúcha e foram analisadas por FRX, DRX para determinar a sua composição química e mineralógica, bem como os seus índices de alteração intempérica CIA e CIW para complementar a classificação geoquímica. Os pós cerâmicos foram misturados obtendo-se cinco formulações cerâmicas com diferentes teores de rocha (10%, 20%, 30%, 40% e 60%) em peso. Foram determinadas por difração a laser as curvas granulométricas e analisadas as medidas descritivas para determinar estatisticamente a presença de populações de tamanhos de partículas (grossas, médias e finas). O empacotamento das partículas foi determinado por comparação das curvas granulométricas cumulativas com os modelos semi empíricos de empacotamento ótimo de Andreassen (módulo de distribuição q entre 0,33 e 0,5) e Alfred (q =0,37) e, experimentalmente, por ensaios de densidade por batidas (tapping density) em função da densidade relativa de empacotamento. Também foi analisada a relação do empacotamento de partículas com a sua morfologia, que foi caracterizada por meio de análises de MEV e EDS. Para o estudo do efeito do empacotamento nas propriedades físicas, mecânicas e tribológicas após conformação e queima, foram fabricadas peças cerâmicas por extrusão a partir das misturas com diferentes teores de rocha e queimadas a 900˚C. Para essas peças foram determinadas a densidade, porosidade, retração linear, absorção de água, microestrutura, resistência à flexão e resistência ao desgaste microabrasivo. Os resultados mostraram que em relação ao empacotamento a adição de rocha causou um aumento no módulo de distribuição do modelo de Andreassen, passando de q≈0,22, correspondente à argila, para q≈0,40, correspondente à mistura com 60%p. de rocha. O aumento do empacotamento também foi confirmado experimentalmente pelo aumento da densidade compactada. Esse aumento no empacotamento com a adição de rocha está relacionado com a maior contribuição de partículas grosseiras arenosas da rocha, com morfologias subarredondadas, subangulares e com maior solidez cujos vazios são preenchidos pelas partículas finas da argila e também da mesma rocha. Em relação às propriedades físicas, formulações com maiores teores de rocha apresentaram maior densidade a verde e menores níveis de retração linear e de absorção de água após queima. No entanto, teores de rocha acima de 40%p. Aumentaram significativamente o volume de interface argila-rocha e os defeitos microestruturais, diminuindo a resistência à flexão e ao desgaste microabrasivo, recomenda-se, portanto, o uso de misturas com 20% até 30%p. de rocha. / In this work was studied the basaltic source rock addition effect of on the packing particle of clay mixtures for ceramic industry applications. The raw materials (MPs) were collected in the region of Caí Valley in the Serra Gaucha and analyzed by X- ray diffraction (XRD), and X-ray fluorescence (XRF) to determine their chemical and mineralogical composition, also the alteration index CIA and CIW were calculated to complement the geochemical classification. The ceramic powders were mixed to obtain five ceramic formulations with different rock contents 10, 20, 30, 40 and 60% by weight. The granulometric curves were determined by laser diffraction and analyzed statistically to determine the particle size population features (coarse, medium and fine). The particle packing was determined by comparison of the size distribution curves with semi-empirical models for optimal packing, Andreassen (q distribution module between 0.33 and 0.5) and Alfred (q = 0.37), and experimentally by tapping density test according to the relative packing density. Also was analyzed the particle packing relationship with their morphology, characterized by Scanning electron microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis. To study the effect of packing on the physical, mechanical and tribological properties after forming and sintering, ceramic extruded pieces were produced from mixtures with different rock contents and sintered at 900°C, for 40%wt of rock addition. For those pieces were determined the density, porosity, linear shrinkage, water absorption, microstructure, flexural strength and micro-abrasive wear resistance. The results showed that in relation with packing the rock addition causes an increase on the Andreassen distribution module q≈0,22 corresponding to the clay, to q≈0,40 corresponding to 60%wt. of rock addition. The increase in the packing with the rock addition is related to the increase of sandy coarse rock particles, with spherical and sharp morphologies, more solid, whose voids are filled by fine particles of clay and also of rock particles. Regarding the physical properties, formulations with higher rock contents have higher green density and lower levels of linear shrinkage and water absorption after burning. However, rock content above 40%wt. significantly increased microstructural defects decreasing the flexural strength and wear micro-abrasive coefficient, suggesting the use of mixtures with 20% to 30% wt. of rock content.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-30T13:42:44Z No. of bitstreams: 1 JOÃO DE DEUS DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGECA 1977..pdf: 21984806 bytes, checksum: 0525fd994fc74fd425d9748a384f468a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-30T13:42:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO DE DEUS DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGECA 1977..pdf: 21984806 bytes, checksum: 0525fd994fc74fd425d9748a384f468a (MD5) Previous issue date: 1977-07 / O estudo apresentado nesta dissertação trata da consolidação de uma argila mole da cidade de João Pessoa, Estado da Paraíba, Brasil. Para a determinação das propriedades de consolidação foram realizados ensaios de adensamento no aparelho edométrico, com amostras indeformadas, representativas de diversas profundidades da camada de argila. Também realizou-se ensaios de caracterização da argila, em termos de plasticidade, granulometria e pesos específicos. Os parâmetros de consolidação e os parametros de consistência da argila obtidos durante o programa de laboratório foram analisados em relação as suas variações com a profundidade. Os resultados desta análise, mostram que o coeficiente de consolidação Cv e o coeficiente de permeabilidade K, do solo estudado, são praticamente constantes ao longo da camada, enquanto que o coeficiente de compressibilidade av, o índice de compressão Cc e os índices de vazios, decrescem com a . profundidade. Estes resultados permitiram também formular relações matemáticas, algumas delas com notável validade estatística, permitindo consequentemente a sua utilização em anteprojetos de Engenharia Civil. / The study presented in this dissertation concerns the consolidation of a soft clay from the city of João Pessoa, in the State of Paraíba, Brazil. The consol i dation properties were deter mined by means of consolidation tests in an oedometer, with undisturbed samples representative of various depths within the clay layer. Tests were also performed in order to determine the clay cha rac ter i s t i es , in terms of plasticity, grain size and specific gravity. The parameters of consol i da ti on and coji sistency obtained during the laboratory program were analyzed in relation to their variation as a function of depth. The results of this analysis show that the coefficient of consol idation Cy and the coefficient of permeability K, of the soil which was studied are practically constant throughout the layer, while the coefficient of compressibility av, the compressive index Cc, and void ratio decrease with increase of depth. These results also permit the formulation of mathematical reiationships, some of them showing notable statistical validity, thus permitting their use in civil engineering designs.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-16T18:41:45Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ VANDERLEY DO NASCIMENTO SILVA - TESE PPGEQ 2015..pdf: 2308601 bytes, checksum: 9f12a4c2a7b8abc9470ef017ee29755e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-16T18:41:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ VANDERLEY DO NASCIMENTO SILVA - TESE PPGEQ 2015..pdf: 2308601 bytes, checksum: 9f12a4c2a7b8abc9470ef017ee29755e (MD5) Previous issue date: 2015-02 / Capes / O aumento da produção industrial tem proporcionado à geração de efluentes aquosos contaminados com íons de metais pesados. Esses devem ser tratados antes de serem descartados no meio ambiente. Por este motivo é muito importante à utilização de processos para reduzir ou eliminar metais pesados presentes em efluentes industriais. Dentre os vários processos existentes, a adsorção apresenta grande eficiência na remoção de metais presentes em baixas concentrações. As argilas têm apresentado ótimos resultados em processos de adsorção de metais pesados, o que motiva a busca por argilas que possuam maior afinidade com cada tipo de metal. Neste trabalho as argilas naturais esmectiticas Chocobofe e Chocolate B proveniente do estado da Paraíba foram investigadas com o objetivo de avaliar sua afinidade e capacidade para remoção de cádmio, chumbo e zinco. Realizou-se, inicialmente, a caracterização das argilas pelas técnicas: Difração de Raios X; Análises químicas; Análises térmicas (diferencial e gravimétrica); Espectroscopia na região do infravermelho; Adsorção Física de Nitrogênio; Microscopia eletrônica de varredura e capacidade de troca de cátions. Depois de caracterizadas, as argilas foram avaliadas quanto a sua capacidade de remoção (qeq) e seu percentual de remoção (%Rem) para os metais (Cádmio, Chumbo e Zinco), presentes em efluente sintético, através de sistema de banho finito. De forma a se obter uma maior eficiência na remoção dos metais, foi realizado um planejamento fatorial 22 avaliando duas variáveis de entrada: concentração inicial de metais pesados (10, 30 e 50 ppm) e pH (3, 4 e 5), para determinar as melhores condições de trabalho, no qual se verificou que o pH= 5 e concentração inicial de 50 mg/g foram as condições que apresentaram melhores resultados alcançando Valores de 88,54-99,44% de percentagem de remoção e 3,36-4,43 mg/g de capacidade de remoção. A partir desses dados foram desenvolvidos estudos cinéticos e isotermas de equilíbrio que serviram de dados para avaliar a capacidade de adsorção das argilas com ajustes feitos através dos modelos de Langmuir, Freundlich e Redlich-Peterson. Os resultados dos testes cinéticos indicaram que o processo de remoção dos íons Cd2+, Pb2+ e Zn2+ pelas argilas se aplicam ao mecanismo do modelo de velocidade de pseudo-segunda ordem, sendo necessário um tempo de 10 minutos para alcançar o equilíbrio. Os modelos matemáticos adotados para a modelagem dos dados experimentais descreveram adequadamente a dinâmica da adsorção, produzindo isotermas teóricas com comportamento bastante próximos daqueles encontrados com as isotermas experimentais e que dos modelos utilizados, verifica-se que os modelos de Langmuir e Redlich-Peterson apresentaram melhor ajuste aos dados experimentais. A capacidade máxima de adsorção obtida pelas argilas Chocobofe e Chocolate B foram: 18,35 -21,88 mg. g-1 para o Pb2+; 10,0-11,20 mg. g-1 para o Cd2; 8,64-8,69 mg.g-1 para o Zn2, indicando uma seletividade das argilas em relação aos metais em estudo uma sequência de afinidade: Pb2+ > Cd2 > Zn2. Assim, os resultados experimentais indicaram que as argilas bentonitas podem ser utilizadas como adsorventes para a eliminação dos metais Cádmio, Chumbo e Zinco de aguas e efluentes contaminados por meio do mecanismo de adsorção. / The increase in industrial production has provided the generation of wastewater contaminated with heavy metal ions. These must be treated before disposal into the environment. For this reason it is very important to the use of processes to reduce or eliminate heavy metals from industrial effluents. Among the many existing processes, adsorption has great efficiency in the removal of metals present in low concentrations. Clays have shown excellent results in heavy metal adsorption processes, which motivates the search for clays having higher affinity with each type of metal. In this work the smectite clays natural Chocobofe and Chocolate B from the state of Paraíba were investigated in order to evaluate their affinity and capacity for the removal of cadmium, lead and zinc. Held, initially, the characterization of clays by techniques: X-ray diffraction; Chemical analysis; Thermal analysis (differential and gravimetric); Spectroscopy in the infrared region; Adsorption Nitrogen Physics; Scanning electron microscopy and capacity of cation exchange. After characterized the clays were evaluated for removal capacity (q and q) and its removal percentage (% Rem) to metals (cadmium, lead and zinc) present in synthetic wastewater through finite bath system. In order to achieve greater efficiency in the removal of metals a 22 factorial experimental design was conducted to evaluate two input variables: initial concentration of heavy metals (10, 30 and 50 ppm) and pH (3, 4 and 5) to determine the best working conditions, which revealed that the pH = 5 and initial concentration of 50 mg/g were the conditions that showed better results from 88.54 to 99.44% reaching values of percentage removal and 3,36- 4.43 mg/g of removability. From these data were developed kinetic and equilibrium isotherms that served data to evaluate the adsorption capacity of clays with adjustments made through the Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson. The results of the kinetic tests indicated that the removal of Cd2+ ions, Pb2+ and Zn2+ the clay are applied to the mechanism of the pseudo-second-order rate model, a time of 10 minutes is required to reach equilibrium. The mathematical models used to model the experimental data adequately describe the dynamics of adsorption, producing theoretical isotherms quite close to those found behavior with experimental isotherms and that of the models used, it appears that the Langmuir and Redlich-Peterson showed better fit to the experimental data. The maximum adsorption capacity obtained by clays Chocobofe and Chocolate B were 18.35 -21.88 mg. g-1 for Pb2+; 10.0 to 11.20 mg. g-1 for Cd2+; 8.64 to 8.69 mg.g-1 for Zn2+, indicating a selectivity of clays in relation to studying a metal affinity sequence: Pb2+> Cd2+> Zn2+. Thus, the experimental results indicate that the bentonite clays can be used as adsorbents for the removal of metals cadmium, lead and zinc contaminated water and effluent by adsorption mechanism.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-30T14:07:04Z No. of bitstreams: 1 JOÃO BATISTA QUEIROZ DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 1975..pdf: 23722015 bytes, checksum: 8472b04995abaef083f89dbe9bba109e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-30T14:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO BATISTA QUEIROZ DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 1975..pdf: 23722015 bytes, checksum: 8472b04995abaef083f89dbe9bba109e (MD5) Previous issue date: 1975-03 / 0 propósito desta dissertação foi estudar "algumas propriedades físico-químicas e de engenharia de uma argila orgânica" que forma parte do subsolo da cidade do Recife. As "amostras indeformadas" foram retira das do subsolo pelo uso de tubos de parede fina sem costura conhecidos por tubos tipo "Shelby". Os resultados dos ensaios de laboratório foram obtidos com amostras retiradas ao longo da camada de argila orgânica com intervalos de 1,0 metro. Os ensaios, teor de umidade de campo, limites de Atterberg, análise granulométrica , área específica , pH, composição mineralógica, adensamento e triaxial não consolidado não drenado, permitiram não somente o estudo do solo em função da profundidade mas também sua caracterização. O estudo mostra que a homogeneidade e uniformidade da "argila orgânica" é provavelmente função da variação do teor de matéria orgânica. O solo é caracterizado como uma "argila orgânica" com baixo teor de matéria orgânica finalmente dividida, apresentando alta plasticidade, composta predominantemente do argilo-mineral caulinita, normalmente adensada e de baixa sensibilidade. Análise de regressão linear foi usada para explorar possíveis correlações entre os valores dos diferentes ensaios realizados. Isto mostra que, dentro das limitações do estudo, existem correlações entre os parâmetros medidos. Propõe-se que estas correlações sejam usadas preliminarmente para avaliar as propriedades de engenhar i d do solo estudado. / The purpose of this dissertation was to study some physico-chemical and engineering properties of an "organic clay" which forms part of the soil profile underlying the city of Recife. Undisturbed specimens were recovered from the subsoil by the use of seamless, thin walled steel tubes known as "Shelby type tubes". Results during the laboratory testing programme were obtained from specimens recovered at 1 m intervals along the depth of the organic clay strata. Field moisture content, Atterberg limits, grain size distribution, specific gravity, specific surface, pH, minera1ogica1 analysis, consolidation and unconsolidated undrained triaxiol tests allowed not only the study of the soil as a function of depth but its characterization as well. The study shows that the homogeneity and uniformity of the "organic clay" is probably a function of the variation of organic matter content.- The soil is characterized as a: "soft organic clay with traces of highly divided inactive organic matter, exhibiting high plasticity, composed predominantly of kaolinite cl y mineral, normally consolidated and of low sensitivity". Linear regression analysis was used to explore possible correlations between the values of the different tests carried out. It is shown that, within the limitations of the study, statistical relations do exist between the parameters measured. It is proposed that these correlations may be used for preliminary evaluation of the engineering properties of the soil studied.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-12T14:54:13Z No. of bitstreams: 1 BRUNO RAFAEL PEREIRA NUNES - DISSEERTAÇÃO PPGEQ 2011..pdf: 859694 bytes, checksum: bacdea10710b33aa5a5be8070e2ac852 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T14:54:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO RAFAEL PEREIRA NUNES - DISSEERTAÇÃO PPGEQ 2011..pdf: 859694 bytes, checksum: bacdea10710b33aa5a5be8070e2ac852 (MD5) Previous issue date: 2011 / Por motivos econômicos, geopolíticos e ambientais as atenções do mundo se voltam para as fontes alternativas de energia. As iniciativas nacionais contemplam o desenvolvimento de novas tecnologias com base na biomassa lignocelulósica, proporcionando assim a sua utilização como matéria-prima no processo de obtenção do bioetanol. Devido à dificuldade encontrada na fermentação, por causa do surgimento de substâncias inibidoras durante a hidrólise ácida, este trabalho teve como objetivo estudar a utilização de argilas com ocorrência no estado da Paraíba, bentonita e vermiculita, para adsorver furfural e hidroximetilfurfural, inibidores presentes no licor hidrolisado. Testes preliminares foram realizados utilizando as argilas vermiculita natural e organofílica e as argilas bentonita verde claro e justina. Durante a realização destes testes mediu-se a quantidade de adsorbato no início e ao término dos ensaios utilizando-se um espectrofotômetro a 284 nm, para que com estes valores pudéssemos calcular a quantidade de cada inibidor adsorvido (q) e removido (%R) por cada argila. Observou-se que as argilas vermiculita natural e organofílica adsorveram quantidades de furfural maiores que as argilas bentonita, 22,95 e 13,36 (mg/g), respectivamente. Novos experimentos foram realizados com estas argilas utilizando como ferramenta o planejamento fatorial 2² com três repetições no ponto central, objetivando-se avaliar a influência do pH e da massa de adsorvente em relação a capacidade de adsorção q(mg/g) e de remoção (%R), onde se verificou a necessidade da utilização de um planejamento estrela, uma vez que houve influência da curvatura. Observou-se também que, independente da argila utilizada, se obteve quantidades semelhantes de inibidor adsorvidas, mostrando que a utilização da vermiculita natural torna-se mais viável, uma vez que a obtenção da vermiculita organofílica requer procedimentos dispendiosos. Durante a realização dos experimentos do planejamento estrela, utilizando vermiculita natural, acompanhou-se a cinética do processo analisando-se o comportamento da concentração de inibidores com o tempo, onde se constatou, na maioria dos experimentos, uma diminuição maior, nos minutos iniciais, seguida por uma região de estabilidade, em torno de 30 minutos, e um aumento das concentrações nos minutos finais. Após a realização do planejamento verificou-se a influência dos fatores estudados na adsorção de furfural e HMF e pôde-se concluir que, segundo esta análise, a massa de adsorvente apresenta influência apenas sobre a quantidade adsorvida (q) dos inibidores para a argila utilizada, e que o pH não influenciou em nenhuma resposta deste processo. A quantidade de inibidor removida pelos adsorventes estudados é baixa quando se compara com outros métodos utilizados, porém a sua combinação com alguns destes métodos pode gerar melhores resultados. / For economic, geopolitical and environmental reasons the world attention turned to alternative sources of energy. National initiatives include the development of new technologies based on lignocellulosic biomass, thus allowing for its use as feedstock in the process of production of bioethanol. Due to the difficulty encountered in the fermentation, because of the appearance of inhibitors during hydrolysis, this work aims at studying the use of clays occurring in the state of Paraiba, bentonite and vermiculite, to adsorb furfural and hydroxymethylfurfural, inhibitors present in the liquor hydrolyzed. Preliminary tests were conducted using natural and organophilic vermiculite clays and light green and justina bentonite clays. During this testing was measured the amount of adsorbate at the beginning and end of the tests using a spectrophotometer at 284 nm, so that these values could calculate the amount of each inhibitor adsorbed (q) and removed (%R) for each clay. It was observed that the clays and organophilic natural vermiculite adsorbed larger amounts of furfural that bentonite clays, 22.95 and 13.36 (mg / g), respectively. New experiments were performed with these clays using the tool as 2² factorial design with three replications at the central point, aiming to evaluate the influence of pH and adsorbent mass for the adsorption capacity q (mg/g) and removal (%R), where was observed a need to use a star planning, since was influence of the curvature. It was also noted that regardless of the clay used was obtained similar amounts of adsorbed inhibitor, showing that the use of natural vermiculite becomes more feasible, since the achievement of organophilic vermiculite requires more procedures. During the realization for experiments from the star planning , using natural vermiculite, was followed by the kinetic of the process for the analyzing the behavior of the concentration of inhibitors over time, where we found, in most experiments, a greater decrease in opening minutes followed by a region of stability, about 30 minutes, and an increase in concentrations in the final minutes. After the completion of planning there was the influence of the factors studied in the adsorption of furfural and HMF and it was concluded that under this analysis, the adsorbent mass has influence only on the amount adsorbed (q) inhibitors for the clay used And that the pH did not influence this process in any response. The amount of inhibitor removed by adsorbents studied is low when compared with other methods, but its combination with some of these methods can produce better results.

Orientador: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Banca: Clovis Augusto Ribeiro / Banca: Maria Valnice Boldrin / Banca: Emerson Henrique de Faria / Banca: Renato Falcão Dantas / Resumo: Este trabalho descreve um estudo comparativo da atividade catalítica de material obtido com imobilização de ferro em vários suportes argilominerais: Argila natural modificada com amido (AN+A) Vermiculita (V) e Nontronita (N) para processo Fenton heterogêneo. A atividade catalítica foi avaliada pela degradação dos antibióticos sulfatiazol (STZ) e cefalexina (CFX) utilizando dispositivos LED-UV (360 nm) e LED-Vis (460 nm) como fonte de irradiação, bem como solar. Os materiais usados como suportes de ferro passaram previamente por processo de moagem, secagem e peneiragem (≤ 180 μm). Foram realizadas diversas impregnações de Fe em diferentes condições e com posterior tratamento térmico (450, 600 e 750 °C). Os materiais foram caracterizados pelas técnicas de Fluorescência de raios X, Difração de Raios- X, Espectroscopia de Reflectância Difusa, Espectrometria de absorção ultravioleta-visível e infravermelho próximo, área superficial específica, Microscopia Eletrônica de Varredura de Alta Resolução e Potencial Zeta. Foi observado que o aumento do pH natural da solução (pH < 1) para 5,0 proporcionou uma maior impregnação de Fe passando de 7,4% (m/m) para 49% Fe no caso AN+ A, e para 45% Fe para a N. Os materiais apresentaram em sua composição química SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2, MgO como óxidos maioritários, e mostraram alta absorção na faixa UVA, UVB e Vis e energias de banda proibida de 1,9 eV. O Potencial Zeta em pH 3,0 mostrou comportamentos opostos para os dois materiais sendo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work describes a comparative study of the catalytic activity of material obtained with iron immobilization in several clay minerals: Natural clay modified with starch (AN + A) Vermiculite (V) and Nontronite (N) for heterogeneous Fenton process. The catalytic activity was evaluated by the degradation of the antibiotics sulfathiazole (STZ) and cefalexin (CFX) using LED-UV (360 nm) and LED-Vis (460 nm) devices as irradiation source as well as solar. The clay minerals used as iron supports were previously crushed, dried and sieved (≤ 180 μm). Several iron impregnations were carried out under different conditions and with subsequent thermal treatment (450, 600 and 750 °C). The materials were characterized by the techniques of X-ray Fluorescence, X-ray Diffraction, Diffuse Reflectance Spectroscopy, Ultraviolet-Visible and Near Infrared Absorption Spectrometry, specific surface area, High Resolution Scanning Electron Microscopy couple to Energy dispersive X-ray spectroscopy. It was observed that the increase inthe natural pH of the solution (pH <1)to 5.0 provided an improved Fe impregnation from 7.4% (m / m) to 49% Fe in the AN + A case, and to 45% Fe in the case of N. The materials presented in the chemical composition SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2, MgO as major oxides, and showed high absorption in the UVA, UVB and Vis range, and bandgap energies of 1.9 eV. The Zeta Potential at pH 3.0 showed opposite behaviors for the two materials with -12.7 mV for AN + A 49% Fe and 7.2 mV ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Fernando Luis Fertonani / Coorientador: Iêda Aparecida Pastre Fertonani / Banca: Marisa Spirandelli Crespi / Banca: Marcia Cristina Bisinoti / Resumo: As atividades antrópicas e o aumento populacional acarretam danos ao ambiente, principalmente nas fontes de águas, que vem recebendo despejos contendo poluentex potencialmente tóxicos e não biodegradáveis, entre eles os íons metálicos, problemática na qual o presente estudo está inserido. Para tanto avaliou-se o comportamento do sistema binário argila-8-hidroxiquinolina em suspensão aquosa e em estado sólido, na ausência e presença dos íons metálicos, Fe(III), Ni(II) e Co(II). Os sistemas em suspensão aquosa foram avaliados por espectrofotometria, indicando formação de espécie ternária complexa (argila-8-hidroxiquinolina-Mn+) de maior estabilidade quando comparado com sistema na ausência da argila, cujo complexo formado entre o complexante orgânico e os íons Mn+. Os resultados de Uv-vis sugerem ordem de estabilidade dos complexos formados sendo Fe(III)>Ni(II)>Co(II). Os compósitos em estado sólido foram avaliados empregando técnicas de XRD, TG/DTG-DTA e MEV. As imagens obtidas por MEV, bem como a difratometria de raio X corroboram na elucidação de formação da espécie ternária complexa do tipo {[Si-O-]x - [Mn+-(8-HQ)k}+n-x-k; no qual nesta ultima técnica observou-se aumento no espaçamento basal da argila na presença dos íons estudados. O estudo térmico permite elucidar a formação de espécie complexa, apresentando etapas de decomposição semelhantes e confirmando a maior estabilidade térmica do complexo na presença de Fe(III) seguido de Ni(II) e Co(II). No estudo adsortivo tomando como adsorbato íons Fe(III) e Ni(II) e como adsorvente o compósito e a argila pura, a maior adsorção foi observada para íons Ni(II), comparado a Fe(III). Porém observou-se que para o Fe(III), houve aumento na porcentagem adsorvida quando empregado o compósito, o que contribui para a proposta de maior estabilidade do complexo, argila-8-HQ-Fe(III). De acordo com o verificado neste estudo é possível inferir a... / Abstract: Anthropogenic activities and the increase in population lead to environmental damage, mainly in water sources, which has been receiving dumps containing potentially toxic and non-biodegradable poluentex, among them the metal ions, problems on which the present study is inserted. For both assessed the behavior of binary system clay-8-hydroxyquinoline in aqueous suspension and in the solid state, in the absence and presence of metallic ions, Fe(III), Ni(II) and Co(II). In aqueous suspension systems were evaluated by Uv-Vis, indicating ternary complex species formation (clay-8-hydroxyquinoline-Mn+) of greater stability when compared to the absence of clay, complex formed between the organic complexing and the ions Mn+. The Uv-vis results suggest order of stability of complexes formed being Fe(III)>Ni(II)>Co(II). The composites in the solid state were assessed using XRD techniques, TG/DTG-DTA and SEM. The images obtained by SEM, as well as the x-ray diffractometry corroborate in the elucidation of formation of the ternary complex of the type species {[Si-O-]x-[Mn+-(8-HQ)k}+n-x-k; in which this last technique we observed increase in basal distance of clay in the presence of ions studied. The thermal study complemented the idea of complex species formation, showing stages of decomposition similar and confirming the greater thermal stability of the complex in the presence of Fe(III) consecutive by Ni(II) and Co (II). Adsorptive study on adsorbato is ion Fe (III) and Ni(II) and the adsorbents are composite and pure clay, the largest adsorption was observed for Ni(II) ions, compared to Fe(III), but the latter, there was an increase in the percentage adsorbed when employed the composite, which contributes to higher proposal idea complex stability, clay-8-HQ-Fe(III). According to the described it is possible to infer the sensitivity of composite for the ions studied, with possibility of application on removal... / Mestre

O gás de síntese (Syngas), proveniente do biogás gerado no tratamento anaeróbio de águas residuárias e o CO2 (presente no biogás) surgem como fontes promissoras para a obtenção de produtos de valor agregado nomeados C2-C4, tais como eteno, propileno, butano, metanol e dimetil éter (DME). Neste trabalho, catalisadores de Cu suportados em argila pilarizada foram estudados visando à produção de compostos C2-C4 a partir da hidrogenação do CO e CO2. Da mesma forma, buscou-se otimizar estes catalisadores, tanto para o processo de Fischer-Tropsch quanto para a síntese direta do DME. Primeiramente, foi avaliado o efeito dos agentes pilarizantes Al e Nb para a conversão do metanol em produtos C2-C4. Após a seleção do agente pilarizante, avaliou-se o efeito do teor de cobre (5% e 10% em massa) no catalisador bifuncional de CuZn/V-Al PILC. Finalmente, foi realizada a adição de Ce, Nb, Fe e/ou Co (5% em massa) sobre o catalisador contendo 10% de Cu suportado na argila pilarizada V-Al PILC. As reações de conversão do metanol foram realizadas em temperaturas de 250 ºC - 400 ºC/2h, sob o fluxo de 1,1 mL.h-1. As reações de hidrogenação (CO e CO2) foram realizadas nas temperaturas de 250 ºC e 300 ºC/3h, P= 40 bar e razão de H2/CO=2 e H2/CO2=3. Os catalisadores foram caracterizadas por difração de raios X (DRX) in situ e ex situ, refinamento de Rietveld, fisissorção de N2, análise da composição química (EDX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), redução a temperatura programada (RTP-H2), oxidação do cobre com N2O (TPD-N2O), adsorção de piridina gasosa como molécula modelo para a identificação dos sítios ácidos através do FTIR (FTIR-Py), dessorção de amônia a temperatura programada (DTP- NH3), espectroscopia de absorção de raios X e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). O processo de pilarização somado à impregnação de Cu juntamente com Zn, Ce, Nb, Fe e/ou Co produziu catalisadores com diferentes propriedades estruturais e ácidas, as quais favoreceram as conversões do CO e CO2 para produtos C2-C4. O catalisador bimetálico CuFe/V-Al PILC foi o mais ativo em ambas reações de hidrogenação (CO e CO2) e o mais seletivo para a síntese de DME. Os estudos de caracterização mostraram que a baixa seletividade apresentada para a formação de DME está relacionada com a baixa densidade total de sítios ácidos e com a elevada velocidade espacial experimental. / Syngas, a gas mixture produced from biogas generated in the anaerobic treatment of wastewaters, and carbon dioxide (CO2), a biogas constituent, are promising feedstocks for obtaining value-added chemicals known as C2-C4 products, which include ethylene, propylene, butane, methanol, and dimethyl ether (DME). In this work, Cu catalysts supported on pillared clay were studied aiming at producing C2-C4 compounds from hydrogenation of CO and CO2. The studies were conducted toward optimizing the catalysts performance both for Fischer-Tropsch process and direct synthesis of DME. First, the effect of Al and Nb pillared agents on the conversion of methanol to C2-C4 products was evaluated. The pillared agent was selected and further used to evaluate the Cu content (5 to 10 wt.%) effect on the bifunctional CuZn/V Al-PILC catalyst. Finally, the addition of Ce, Nb, Fe and/or Co (5 wt.%) to the 10 wt.% Cu-containing catalyst supported on V-Al PILC pillared clay was studied. The methanol conversion was performed in the temperature range 250 - 400 °C for 2 h under flow of 1.1 mL h-1. The CO and CO2 hydrogenation reactions were carried out at 250 °C and 300 °C, respectively, for 3 h and P = 40 bar using ratios H2/CO = 2 and H2/CO2 = 3. The catalysts were characterized by means of in situ and ex situ X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, N2 physisorption, chemical composition analysis (EDX), scanning electron microscopy (SEM), temperature-programmed reduction (TPR-H2), Cu oxidation with N2O (TPD-N2O) pyridine adsorption-FTIR spectroscopy (FTIR-Py), temperature-programmed NH3 desorption (TPD-NH3), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The pillaring process along with impregnation of Cu with Zn, Ce, Nb, Fe and/or Co produced catalysts with different structural and acidity properties, which favored the conversion of CO and CO2 into C2 -C4 products. The bimetallic CuFe/V-Al-PILC catalyst presented the highest catalytic activity on the CO and CO2 hydrogenation reactions, and best selectivity for DME synthesis. The low selectivity for obtaining DME was revealed to be most likely due to low total acid sites density of catalysts and high experimental spatial velocity.

Este trabalho aborda o estudo do comportamento mecânico e térmico do nanocompósito híbrido de polipropileno com uma argila brasileira bentonítica do Estado da Paraíba (PB), conhecida como \"chocolate\" com concentração de 1, 2 e 5 % em massa com a adição de 1 e 2 % em massa de celulose proveniente de papel descartado. Foi utilizado nesse nanocompósito o agente compatibilizante polipropileno graftizado com anidrido maleico PP-g-AM com 3 % de concentração em massa, através da técnica de intercalação do fundido utilizando uma extrusora de dupla-rosca e, em seguida, os corpos de prova foram confeccionados em uma injetora. O comportamento mecânico foi avaliado pelos ensaios de tração, flexão e impacto. O comportamento térmico foi avaliado pelas técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). A morfologia dos nanocompósitos foi estudada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A argila, a celulose e os nanocompósitos híbridos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e espectroscopia no infravermelho (FTIR). Nos ensaios mecânicos de tração houve um aumento de 11 % na tensão máxima em tração e 15 % no módulo de Young, para o nanocompósito com argila, PPA 5 %. No ensaio de impacto Izod, o nanocompósito com argila, PPA 2 % obteve um aumento de 63 % na resistência ao impacto. Para o nanocompósito híbrido PPAC 1 % houve aumento de 8 % na tensão máxima em tração e para o nanocompósito híbrido PPAC 2 % houve aumento de 14 % na resistência ao impacto. / This work concerns to the study of the mechanical and thermal behavior of the hybrid polypropylene nanocomposite with a Brazilian bentonite clay from State of Paraíba (PB), known as \"Chocolate\" in concentrations of 1, 2 and 5 % by weight with addition of 1 and 2 % in weight cellulose discarded bond paper. The compatibilizer agent based on maleic anhydride grafted polypropylene, known as PP-g-MA, was added at 3 % weight concentration through the melt intercalation technique using a twin-screw extruder, and afterwards, the specimens were prepared by injection process. The mechanical behavior was evaluated by strength, flexural strength and impact tests. The thermal behavior was evaluated by the differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA). The morphology of the nanocomposites was studied by the technique of scanning electron microscopy (SEM). The clay, cellulose and the hybrid nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and infrared spectroscopy (FTIR). Results of mechanical tests showed an 11 % and 14 % increase in the tensile strength and Young\'s modulus, respectively, for the nanocomposite PPA 5 % with clay. The nanocomposite PPA 2 % with clay obtained a 63 % increase in strength Izod impact test. The hybrid nanocomposite PPAC 1 % obtained an 8 % increase in tensile strength. In the Izod impact test, the hybrid nanocomposite PPAC 2 % obtained 14 % increased in the impact strength.